Seminar Požega_ZOP-HUZOP i HKIS-Drakulic-Dimenzioniranje Odsisnih Kapaciteta NFPA 92B-17!10!2012

7/18/2019 Seminar Požega_ZOP-HUZOP i HKIS-Drakulic-Dimenzioniranje Odsisnih Kapaciteta NFPA 92B-17!10!2012

http://slidepdf.com/reader/full/seminar-pozegazop-huzop-i-hkis-drakulic-dimenzioniranje-odsisnih-kapaciteta 1/46

1

DIMENZIONIRANJE ODSISNIH KAPACITETADIMENZIONIRANJE ODSISNIH KAPACITETA

SUSTAVA ZA ODIMLJAVANJESUSTAVA ZA ODIMLJAVANJE

PREMA NFPA 92BPREMA NFPA 92B

S E M I N A RS E M I N A RZAZAŠŠTITTITAA

OD POOD POŽŽARAARA

U GRADITELJSTVUU GRADITELJSTVU

Požega 17. listopad

2012.

© ©

dr.sc. Miodrag Drakulić, dipl.ing.stroj.

CTP Projekt d.o.o.

Centar za tehničke sustave i požarno inženjerstvo

Savska 144a, Zagreb



SEMINAR IZ PODRUČJA ZOP U GRADITELJSTVU 17. listopad 2012.DIMENZIONIRANJE ODSISNIH KAPACITETA SUSTAVA ZA ODIMLJAVANJE PožegaPrema NFPA 92B

Autor: dr. sc. Miodrag Drakulić, dipl. ing. stroj.2

UVODUVOD -- ODVO ĐENJE DIMA I TOPLINE IZ GRA ĐEVINAODVO ĐENJE DIMA I TOPLINE IZ GRA ĐEVINA

Spomenuta problematika spada u uže područ je zaštite

od požara građevina, koje se definira kao ““odvođenjeodvođenje

dima i topline iz građevinadima i topline iz građevina””..

Pojavljuje se u inozemnoj literaturi kao akronim:

RWARWA --

Rauch undRauch und WWäärmerme

Abzugsanlagen Abzugsanlagen

(njem.)(njem.)

SHEVS (SHEV)SHEVS (SHEV) – –

Smoke and Heat Exhaust Ventilation SystemsSmoke and Heat Exhaust Ventilation Systems

(engl.)(engl.)





UVODUVOD -- ODVO ĐENJE DIMA I TOPLINE IZ GRA ĐEVINAODVO ĐENJE DIMA I TOPLINE IZ GRA ĐEVINA

Osnovni ciljevi tehničkih sustava za odvođenje dima i topline (u

daljnjoj prezentaciji sustava za odimljavanje)sustava za odimljavanje)

su da:

→

osiguraju pravovremenu i efikasnu odvodnju dima iz objekta

ugroženog požarom, s ciljem da se pristupni putovi kao i putoviza evakuacije održe slobodnim od dima. Time se osiguravaju

uvjeti za sigurnu evakuaciju korisnika i za uspješnu intervenciju

vatrogasaca dok je požar još

u ranoj fazi

→

se konstruktivni elementi građevine “rasterete”

od izravnogtoplinskog utjecaja dima prilikom njegovovog širenja objektom

(izražen efekt tzv. stratifikacije dima zbog termičkog uzgona!).

→

se prolongira, odnosno spriječi potpuno nekontrolirano

rasplamsavanje požara (tzv. “flashover”)

→

se smanje oštećenja uslijed agresivnog djelovanja raznih

komponenti u dimnim plinovima





TIPOVI PLAMENA U PROCESIMA IZGARANJATIPOVI PLAMENA U PROCESIMA IZGARANJA

Za proces odimljavanja i određivanje količinegeneriranog dima u procesu požara potrebno je

poznavanje “kinetike”

procesa izgaranja. U

neposrednoj vezi s time razlikujemo dva osnovna tipa

plamena, koji imaju bitno različitu kinetiku izgaranja:

a) Difuzijsko -

konvekcijski plamen

Karakterističan je za procese izgaranja u prirodi, gdje

se zrak potreban za održavanje procesa izgaranjadovodi u reakcijsku zonu plamena kombiniranim

djelovanjem konvekcijskog strujanja

zraka i dima na

makro razini i difuzijom

zraka u zonu plamena na

molekularnoj razini.→

Ovaj tip plamena je u osnovi svih požara koje izučavamou područ ju požarnog inženjerstva i na njegovoj kineticise temelje izračuni protoka dima, kao i nastale razlike!





TIPOVI PLAMENA U PROCESIMA IZGARANJATIPOVI PLAMENA U PROCESIMA IZGARANJA

b) Predmješajući plamen

Karakterističan je za brojne procese izgaranja u

tehnici, npr. u termotehničkim uređajima (kotlovski

plamenici), gdje se mješanje zraka i goriva odvijapod strogo kontroliranim uvjetima i bitno pospješuje

različitim sredstvima (turbulatori, komore za

mješanje i sl.), s ciljem što efikasnijeg izgaranja

goriva i proizvodnje topline.

Na slici desno je predmješajući plamen Bunsenovog

plamenika, s visokim udjelom zraka kao oksidanta.

Ovaj tip plamena je rezultat kontroliranog procesaizgaranja i nije od značaja za izučavanje požara!





PODJELA SUSTAVA ZA ODIMLJAVANJEPODJELA SUSTAVA ZA ODIMLJAVANJE

Temeljna podjela sustava za odimljavanje:

a) sustavi

prirodnog odimljavanjaprirodnog odimljavanja

(Gradijent tlaka, tj. pokretačka sila potrebna za odimljavanje ostvarena je tzv.

“termičkim uzgonom”, zbog razlike u gustoći vrućeg dima iokolnog hladnijeg zraka.)

b) sustavi prisilnog (mehaniprisilnog (mehaniččkog) odimljavanjakog) odimljavanja

(Gradijent tlaka, tj. pokretačka sila potrebna za odimljavanje ostvarena je radom mehaničke ventilacije).

Prvi izbor projektanta je sustav prirodnog odimljavanja. Međutim radise o sustavu koji je vrlo osjetljiv na poremećajne faktore (vjetar,preveliku brzina dostrujavanja svježeg zraka, arhitektonske preprekei sl.)





TEHNITEHNIČČKA REGULATIVAKA REGULATIVA

NFPA 92B / 2005NFPA 92B / 2005STANDARD ZA SUSTAVE UPRAVLJANJSTANDARD ZA SUSTAVE UPRAVLJANJAA

DIMOMDIMOMUU TRGOVACKIM CENTRIMATRGOVACKIM CENTRIMA, ATRIJIMA I VELIKIM, ATRIJIMA I VELIKIM

PROSTORIMAPROSTORIMA

NFPA 92B / 2005STANDARD FOR SMOKE MANAGEMENT SYSTEMS

IN MALLS, ATRIA AND LARGE SPACES





TEHNITEHNIČČKA REGULATIVA NFPA 92BKA REGULATIVA NFPA 92B – –

OpOpććenito 1.1enito 1.1

PodruPodručč je primjene je primjene

Građevine na koje se odnosi ovaj standard su atrijskegrađevine, natkriveni trgovački centri (mall-ovi) i slični

prostori velikih volumena.

Predmetni standard ne odnosi se na skladišta, proizvodne

pogone i slične građevine.

Predmetni standard daje metode za procjenu pozicija dima u

prostorima velikog volumena i to u slučajevima požara u samomprostoru velikog volumena ili u pridruženom prostoru.

OgraniOgraniččenjaenja

Predmetni standard ne daje metode kojima bi se mogle procjenitiposljedice koje dim ima na osobe, vlasništvo ili kontiniutet

pojedinih procesa.





TEHNITEHNIČČKA REGULATIVA NFPA 92BKA REGULATIVA NFPA 92B – –

Definicije 1.1Definicije 1.1

Prostor velikog volumenaProstor velikog volumena

Nepregrađeni prostor, uglavnom u visini

dvije ili više etaža, u kojemu se dim nastao

požarom, unutar samog prostora ili njemu

otvorenih komunikacijskih prostora, može

nesmetano kretati i akumulirati.

ATRIJ

NATKRIVENI MALLSPORTSKA DVORANA





PROSTORI VELIKOG VOLUMENAPROSTORI VELIKOG VOLUMENA – –

NATKRIVENI MALLNATKRIVENI MALL

Slika 1

Unutarnji prostor mall-a sa šetnicama pravokutnog oblika






NATKRIVENI MALLNATKRIVENI MALL

Slika 2

Unutarnji prostor mall-a s ovalnim šetnicama






SPORTSKA DVORANASPORTSKA DVORANA

Slika 3

Unutarnji prostor sportske dvorane STOŽICE (Ljubljana)







Slika 4

Pogled izvana na sportsku dvoranu STOŽICE (Ljubljana)







Slika 5

Pogled na krov Spaladium Arene u Splitu u izgradnji





DIMNODIMNO--PLAMENI MODELI, TEMELJNA PODJELAPLAMENI MODELI, TEMELJNA PODJELA

DIMNO -

PLAMENI MODELINFPA 92B razlikuje 3 dimno-plamena modela:

a) aksijalno-simetrični model

(eng. “axisymmetric

plume”)

b) balkonsko-razlijevajući model (eng. “balcony-spill

plume”)

c) prozorski model

(eng. “window jet

plume”)

Svaki od navedenih dimno-plamenih modela ima karakteristično područ jeprimjene, a temeljna značajka koja ih karakterizira su različite masene

produkcije dima. Upravo zbog velikih razlika u generiranju dima,

potrebno je

s posebnom pažnjom odabrati ispravni dimno-plameni model za određenu

situaciju. Time se izravno utječe na pravilno dimenzioniranje i efiksnost

sustava odimljavanja, jer se radi o razlikama od preko 50%

za iste

geometrijske parametre prostora!





DIMNODIMNO--PLAMENI MODELIPLAMENI MODELI

Aksijalno-simetrični model

(eng. “axisymmetric

plume”)Karakterističan je za nastanak požara i širenje dima u velikim, slobodnimprostorima (atriji, sportske dvorane i sl.), u kojima nema opstrukcija uuzgonskom kretanju dima. U slučaju da nema značajnijeg bočnog strujanja,

dimni stup je aksijalno, tj. osno simetričan.

Generiranje dima prema ovom modelu računa se sukladno američkimsmjernicama NFPA 92B prema izrazu:

gdje je:

m = maseni protok dima, (kg/s)QC

= konvektivno oslobođena toplina, (kW)

z = visina nezadimljenog prostora, od poda do donjeg ruba dimnog

sloja, (m)

z1

= visina plamena, odnosno limitirana visina stropa (m)

z > z1

m = 0.032 Q C3/5

z z ≤

z1






Slika 6

Aksijalno-simetrični dimno-plameni model

Otvori za

ulaz zraka

Otvori za

ulaz zraka

Indukcija

okolnog zraka

Indukcija

okolnog zraka

Odsis dima pomoćukupola ili ventilatora

Odsis dima pomoćukupola ili ventilatora






Slika 7

Aksijalno-simetrični dimno-plameni model(prikaz geometrijskih veličina)






Balkonsko-razlijevajući

model

(eng. “balcony-spill

plume”)Karakterističan je za nastanak požara i širenje dima u prostorima u kojimadim prilikom svoje propagacije i prije uzgonskog kretanja prelazi preko rubabalkona (šetnice), te pri tome smanjuje svoju debljinu i znatno povećava širinu

dimnog stupa (npr. trgovački centri sa središnjim odimljavanjem).Generiranje dima prema ovom modelu računa se sukladno spomenutimameričkim smjernicama NFPA 92B

prema izrazu:

gdje je:

m = maseni protok dima, (kg/s)

Q = ukupno oslobođ

ena toplina, (kW)W = širina dimnog stupa na rubu balkona/šetnice (m)

Zb

= visina od balkona do donjeg ruba dimnog rezervoara, (m)

H = visina od poda etaže na kojoj je izbio požar do balkona, (m)






Slika 8

Balkonsko-razlijevajući dimno-plameni model

Otvor zaulaz zraka






Slika 9

Balkonsko-razlijevajući dimno-plameni model(prikaz geometrijskih veličina)






Imamo dvije mogućnosti određivanja širine dimnog plašta

(W):

a)

bez dimnih zavjesa

Gdje je:

W -

širina dimne perjanice kod prelaska preko ruba balkona (m)w

-

širina otvora u zidu prostora nastanka požara (m)

b

-

udaljenost od otvora u zidu do ruba balkona (m)

b)

sa dimnim zavjesama

W = w + b

W = razmak između dimnih zavjesa






Prozorski model

(eng. “window (jet)

plume”)

Karakterističan je za nastanak požara i širenje dima u prostorima u kojima

dim prilikom svoje propagacije izlazi kroz otvore na fasadi (najčešće prozore

i staklene elemente fasade koji otpadaju prikom požara) i uzgonski se krećeuz fasadu prema gornjim katovima. Pri pri tome ugrožava prostorije na višim

etažama zbog visoke temperature dima i moguće infiltracije dima u požarom

nezahvaćeni prostor.

Prozorski dimno-plameni model najčešće je vezan uz “post-fleshover”

požare, tako da nije mjerodavan za dimenzioniranje opreme za

odimljavanje!

Numeričko određivanje masenog protoka dima prema ovom modelu je

znatno složenije od preostala dva spomenuta modela.






Slika 10

Prozorski dimno-plameni model






LEGENDA:širina otvora (prozora) = W, debljina dimnog sloja na samom otvoru = db

Slika 11

Prikaz širenja dimnih plinova uz fasadu –

potpuno prianjanje, W/db

= 11,7(VELIKI OTVORI, cca 10 m)

EKSPERIMENT MODELIRANJE

db








Slika 12


naknadno prianjanje, W/db

= 4,5(SREDNJI OTVORI, cca 6 m)

db








Slika 13


bez prianjanja, W/db

= 1,0(MANJI OTVORI, cca 2 m)

db






MODELIRANJEPrikaz nakon 6 min.od zapaljenja

REALNI POŽARModel 1:1

Slika 14

Prikaz širenja dimnih plinova uz fasaduUsporedba realnog požara (LIJEVO) i numeričkog modeliranja (DESNO)






Usporedba karakteristiUsporedba karakterističčnih modelanih modela

USPOREDBA MASENOG PROTOKA DIMA NASTALOG U POŽARUTRGOVAČKOG PROSTORA GRA ĐEVINE MALL-A PREMA:

Balkonsko-razlijevajućem modelu Aksijalno-simetri

čnom modelu

Slika 15

Usporedba dimno-plamenih modela na primjeru požara u trgovini





PROJEKTANTSKI KONCEPTI SUSTAVA ODIMLJAVANJAPROJEKTANTSKI KONCEPTI SUSTAVA ODIMLJAVANJA

PROJEKTANTSKI KONCEPTI

Različitim konceptima nastoje se stvoriti uvjeti u kojima ljudi ili neće

doći u kontakt s dimom ili, ako ipak dođu u kontakt s istim, onda u

prihvatljivim uvjetima.

Projektantski pristup rješavanja načina upravljanje dimom u

prostorima velikih volumena treba se temeljiti na jednom od sljedećihili kombinaciji sljedećih koncepata: A → E






A)

Modeliranje pada granice dima uslijed zadimljavanja nekog nezauzetog prostora ili

dimnog rezervoara kako bi se ustanovilo dali će granica dima dostići visinu na kojoj

može ugroziti ljude prije nego što su oni uspjeli napustiti prostor.

Dim se ne odvodi nego akumulira u dimnom rezervoaru koji u zahtijevanom vremenu

mora akumulirati sav u požaru nastali dim kako se u tom vremenu granica dima ne bispustila ispod razine koja garantira sigurnu evakuaciju.






B)

Definiranje kapaciteta sustava mehaničkog odimljavanja

kako bi se granica dima

na neko nedefinirano vrijeme održavala na predodređenoj visini.

Uravnotežena pozicija granice dima može se postići ukoliko se iz dimnog rezervoara

izbaci ista količine dima, koja je kao rezultat gorenja u predmetnom vremenu, i ušla u

dimni sloj.






C)

Definiranje kapaciteta sustava mehaničkog odimljavanja

kako bi se usporio pad

granice dima za vrijeme koje je potrebno da ljudi sigurno napuste prostor.

Prirast dima u dimnom sloju odnosno rezervoaru veći je od odvedene količine tako da se

granica dima nalazi u stalnom ali usporenom padu kako ne bi došlo do njenog spuštanja

ispod zahtijevane visine prije isteka vremena evakuacije.






D)

Definiranje sustava prirodnog odimljavanja

kako bi se granica dima na neko

nedefinirano vrijeme održavala na predodređenoj visini.

Uravnotežena pozicija granice dima može se postići ukoliko se iz dimnog rezervoara

ispusti ista količine dima, koja je kao rezultat gorenja u predmetnom vremenu, i ušla u

dimni sloj.






E)

Definiranje sustava prirodnog odimljavanja

kako bi se usporio pad granice dima za

vrijeme koje je potrebno da ljudi sigurno napuste prostor.

Prirast dima u dimnom sloju odnosno rezervoaru veći je od ispuštene količine tako da se

granica dima nalazi u stalnom ali usporenom padu kako ne bi došlo do njenog spuštanja

ispod zahtijevane visine prije isteka vremena evakuacije.






Požar u trgovini: balkonsko-razlijevajući dimno-plameni model






Požar u trgovini: aksijalno-simetrični dimno-plameni model






Slika 16

Požar u kino dvorani: aksijalno-simetrični dimno-plameni model




















““PLUGHOLINGPLUGHOLING””

EFEKTEFEKT

Mehaničko odimljavanje atrija (1)

m max

maksimalni maseni protok, kg/s

T S

temperatura dima, K T o

temperatura okoline, K

d

debljina dimnog sloja, m

β

faktor položaja odsisa (2,0 ÷

2,8)

C

konstanta 3,13

m ≤

m max

Slika 17a

Prikaz mehan. odimljavanja atrija spropisanom količinom odsisanog dima





““PLUGHOLINGPLUGHOLING””

EFEKTEFEKT

Mehaničko odimljavanje atrija (2)

Efekt začepljenja odsisnog

otvora zrakom uslijed

prekomjernog odsisavanja,

tzv. “plugholing”.

m > m max

Slika 17b

Prikaz mehan. odimljavanja atrija sprekomjernom količinom odsisanog dima

Mehni č ko odimljavanje premaostvarenoj razdiobi dimatreba biti što sli č nije razdiobidima u uvjetima prirodnog

odimljavanja!





DIMNODIMNO--PLAMENI MODELIPLAMENI MODELI – –

Usporedba volumnih protokaUsporedba volumnih protoka

Svijetla visina

(m)

Aksijalno-simetrični vs.

balkonsko-razlijevajući model

V o l u m n

i p r o t o k d i m a

( m 3 / s )

Slika 18

Usporedba dimno-plamenih modela po kriteriju vol. protoka





DIMNODIMNO--PLAMENI MODELIPLAMENI MODELI – –

Usporedba volumnih protokaUsporedba volumnih protoka

Usporedbom predmetnih plameno-dimnih modela, za konvekcijskiudio toplinske snage požara od 5.000 kW, dolazi se do zaključka da

je do visina malla (atrija) od cca 40 m volumni protoka dima kod

aksijalno-simetričnog dimno-plamenog modela znatno manji nego

kod balkonsko-razlijevajućeg dimno plamenog modela.

Na visini od oko 40 m volumni protok kod predmetnih dimno

plamenih modela se izjednačuje.

Iznad 40 m, za neke gabarite balkona (šetnica), aksijalno simetričnidimno plameni model daje veći volumni protok od balkonskog dimno

plamenog modela.

Dakle, kod prostora velikog volumena do visine od oko 40 m balkonski

dimno-plameni model je nepovoljniji i daje veće količine dima (gotovo2x veće unutar spomenutog intervala visina u odnosu na aksijalnosimetrični dimno-plameni model!).



SEMINAR IZ PODRUČJA ZOP U GRADITELJSTVU 17. listopad 2012.DIMENZIONIRANJE ODSISNIH KAPACITETA SUSTAVA ZA ODIMLJAVANJE PožegaPrema NFPA 92B 46

Zahvaljujem na pažnji!

[email protected]

Seminar Požega_ZOP-HUZOP i HKIS-Drakulic-Dimenzioniranje Odsisnih Kapaciteta NFPA 92B-17!10!2012

Documents